導讀

許多精神和神經系統疾病在社會和認知領域都存在缺陷。近日，《Molecular Psychiatry》期刊上發表了題為“Influencing cognitive performance via social interactions: a novel therapeutic approach for brain disorders based on neuroanatomical mapping?”在這篇prespective中，作者提供了一個基于神經生物學背後這兩個領域之間的密切關系。通過繪制涉及社會和/或認知領域的齧齒類動物大腦區域，作者發現涉及認知領域的絕大多數大腦區域也涉及到社會領域，明确的神經解剖學重疊有進化基礎，因為複雜的社會行為需要認知技能，并與報告的認知和社會表現過程的功能交互作用相一緻。基于神經解剖學圖譜，從臨床研究結果和進化的角度，我們強調社會領域需要更多的關注，作為一種重要的治療目标，尤其是考慮到目前有限的治療。

簡介

社會和認知缺陷是許多精神和神經系統疾病的共同症狀。例如，社交退縮通常是精神分裂症、抑郁症和阿爾茨海默病 (AD) 的首要行為指标之一 。同樣，患有其中一種疾病的患者可能在工作記憶、注意力和适當的感覺處理方面存在問題。鑒于不同神經精神疾病症狀的顯著重疊，我們假設存在潛在的神經生物學基礎來解釋社會和認知缺陷之間的關系。因此，我們繪制了社會性領域（即在群體中交往的傾向）和認知領域的神經生物學基質，以評估這兩個領域之間的關系。接下來，我們思考了一個領域的功能障礙如何影響另一個領域，并提供了這種密切關系對這些疾病治療策略的影響，并以 AD 為例。雖然目前治療 AD 症狀的治療策略主要集中在認知領域，但我們提出支持額外關注社會領域，以減輕 AD 患者的社會和認知缺陷。

為了提供對社會和認知表現之間相互作用的大腦基質的神經生物學理解，這裡我們主要關注齧齒動物研究。在齧齒動物中，有可能檢查和操縱特定的神經元回路和/或大腦區域，并将其與社會和認知表現相結合，以研究在良好控制（環境）條件下的因果關系。在人類中，這樣的研究到目前為止，主要是評估行為和神經影像學之間的相關性，而不是因果關系。此外，改變齧齒動物遺傳學的能力為創建人類神經系統疾病模型帶來了新的機會。此外，齧齒動物表現出種類繁多的社會行為和認知功能，它們的社會和認知神經基質表現出大量的進化保護。雖然我們将在下一節讨論此類模型的轉化有效性的一些限制，但這些特性使齧齒動物成為研究社會行為和認知的相互關聯的神經生物學的寶貴的模型 。

社會性和認知的重疊神經生物學基礎

社會性是一種跨物種的共同特征。在廣泛的物種中觀察到的類似的社會行為暗示了保守的生物學機制。社會認知領域的研究主要集中在識别所謂的“社會大腦”，以便為神經科學家理解社會行為的神經機制獲得一個框架。Brothers 和同事在 1990 年提出了一個由涉及靈長類動物（主要是新皮層）的特殊社會認知的大腦區域組成的網絡，稱為認知社會腦 (CSB) 網絡。CSB 的表征主要基于靈長類動物的病變研究、單體記錄和神經成像技術。以不同的方式，紐曼的社會行為網絡 (SBN)描述了社會大腦的核心（主要是邊緣前腦和中腦結構），參與更原始的社會功能，這存在于所有脊椎動物中。該網絡的節點是雙向連接的，表達性類固醇激素受體，并涉及多種形式的社會行為的控制。使用組織學成像方法以及齧齒動物大腦中 mRNA 表達的基因組和轉錄組評估來确定大腦區域。CSB 和 SBN 的表征描述方法不同，但都渴望描述社會性大腦的特征。因此，Prounis 等人（2020）認為，SBN 和 CSB 實際上是同一個更大的社會大腦的兩個部分，因此應該統稱為一個。此外，由于社會行為的獎勵性質是社會接觸的驅動力，O'Connell & Hofmann 提出了“社會決策網絡”（SDMN），其中包括 SBN 和中腦邊緣獎勵系統。該網絡作用的證據來自神經化學、神經束追蹤、發育和功能性損害/刺激研究。SDMN 在脊椎動物分類群中高度保守，是理解社會行為背後的神經回路的重要基礎。

為了繪制社會功能和認知之間聯系的神經基質，我們使用三個原始大腦網絡（CSB、SBN 和 SDMN）作為起點。接下來，根據關于社會功能和認知功能與齧齒動物大腦之間聯系的更多和更新的文獻，我們在概述中添加了更多的大腦區域（圖 1 和補充表 1）。文獻是使用與社會功能（例如，“社會行為”、“社交能力”、“社交性”）或認知功能（例如，“認知表現”、“記憶”）相關的 PubMed 搜索詞來确定的。納入的研究使用了行為學、神經生理學、組織學。促進社會行為的大腦區域和實現社會行為所需的所有功能，包括内部過程（例如，社會線索處理、社會記憶形成）以及可觀察的行為（例如，攻擊性、社交退縮），被認為參與了社會領域。我們使用 Shettleworth 關于動物認知的定義繪制了屬于認知領域一部分的大腦區域：“動物通過感官、過程、保留和決定對其采取行動的所有方式獲取有關世界的信息”. 對于每個已識别的大腦區域，随後通過使用先前描述的 PubMed 搜索詞進行文獻搜索來檢查其在其他領域的參與，無論是社會功能還是認知功能。我們概述中的大腦區域可以參與社會和/或認知功能的不同階段/水平（例如，感知、處理、決策、學習、記憶和執行），并且可能在一個過程中具有直接或更間接的作用。過程。我們使用補充表 1 中列出的參考文獻（以及其中的參考文獻）将大腦區域分類為社會和/或認知領域的一部分。除了參與上述定義的社會或認知功能外，未應用其他納入或排除标準。這使得我們對參與社會行為的腦區有了一個與原始社會網絡相比更廣泛的概述。值得注意的是，在我們概述中，涉及社會領域但不涉及認知領域的大腦結構是下丘腦結構和大腦核團。這些區域在大腦進化方面屬于大腦的較早部分，因此，這些結構涉及生存所必需的更基本的社會行為，例如交配和蜷縮以及調節體溫。

更複雜的社會行為（例如，社會決策）需要認知技能，并且是由邊緣系統和新皮層的結構産生的。事實上，這些結構中的大多數都被認為是社會和認知領域的一部分。此外，在參與感知或處理環境刺激的大腦區域（例如梨狀皮質、丘腦、體感皮層）中也發現了相當多的功能重疊，這與刺激可以是社交或非社交的概念保持一緻。同樣，運動皮層的正常功能對于正确執行社交和非社交行為至關重要。值得注意的是，大腦區域内社會和認知領域的重疊程度取決于該區域内的細分。一個結構可能被認為涉及兩個域，但将該區域細分為較小的區域，例如層或亞核，可能會發現在這個較小的範圍内重疊較少或甚顯示沒有重疊。例如，在眶額皮質内，Jennings 等人确定了不同的細胞群，它們選擇性地響應社會刺激或熱量獎勵。這強調了考慮細胞群發揮作用的網絡環境的重要性，這将在下面關于網絡結構的部分中更詳細地讨論。

顯然，有助于社會功能和認知功能的大腦區域的重疊是廣泛的。顯而易見，前面提到的各種神經精神疾病症狀的重疊是有神經生物學基礎。迄今為止，在文獻中沒有發現該特定區域參與社會領域的證據，隻有丘腦下部。然而，考慮到它參與海馬-皮質相互作用，這種結構可能在社會功能中發揮作用。

重要的是，已識别的大腦區域是幾個網絡結構的一部分，因此不是獨立的調節器。各種評論論文已經詳細描述了不同網絡中大腦區域之間的相互作用。功能網絡需要功能性突觸活動以及大腦區域之間的功能性解剖學連接，這些區域主要構成有髓纖維（例如：白質）。因此，白質完整性對于社會和認知功能也非常重要，并且在過去幾年中受到越來越多的關注，也與神經和精神類腦疾病有關。此外，特定的白質結構已被證明與社會認知有關。例如，小鑷子的微觀結構完整性與人類社會網絡的多樣性有關，并且在社會孤立的小鼠中發現了該區域的微觀結構變化。

此外，在過去幾年中，對不同大腦區域功能的深入了解，已經闡明了社交和認知大腦網絡的其他組成部分。 事實上，大腦結構所獲得的關注焦點，以及對其研究的背景，促成了定期更新此類概述的必要性。 目前仍未得到充分研究的大腦區域也可能涉及社交和/或認知領域。 我們知道，我們的概述可能會因反映當前不完整的知識狀态而受到限制，但我們相信，這仍然為理解神經和精神疾病中社會和認知領域之間的相互作用提供了一個有價值的框架。

圖1. 涉及社會和/或認知領域的大腦區域

社會和認知功能之間的進化聯系

社會性是一種應對生态挑戰的适應功能，最終有助于個體的生殖健康。例如，集體生活降低了對捕食的敏感性，有助于獲取資源（食物、住所、配偶），并可以降低體溫調節成本。基本的社會互動很少依賴于認知技能，并且主要由大腦進化方面較早的大腦結構（下丘腦和大腦核）産生。然而，群體生活具有挑戰性，涉及更複雜的社會行為，包括識别記憶和計算特定類型行為的後果，這需要涉及皮質結構的認知過程。這種對解決社會複雜性（即社會智能）的需求增加需要增加計算能力，因此需要增加大腦大小。

在幾個不同的物種（例如，鳥類和非人類靈長類動物）中觀察到更複雜的認知，并且被認為是通過一個趨同進化的過程演變而來的。在靈長類動物中，大腦擴張被認為與社會性共同進化。事實上，一些理論認為社會性促進了智力（高階認知）的進化。例如，Humphrey有影響力的社會智力假說認為，社會複雜性和社會競争是靈長類動物智力進化的驅動力。他認為社會技能已被應用于解決實際問題（高階智能），因此假設“社會複雜性”和“個體智能”之間應該存在跨物種的正相關關系。根據這一假設，鄧巴表明，相對于身體其他部分，新皮層的大小是群體規模的一個強有力的預測指标，比飲食和栖息地強得多。根據他的社會大腦假說中，社會複雜性是靈長類動物大腦大小增加的驅動力。

社會性大腦假說最初是基于對靈長類動物的觀察，但已被推廣（以一種改編的形式）到所有脊椎動物類群以解釋大腦進化。在非靈長類哺乳動物中，大腦大小與交配系統的社會複雜性相關。尤其是配對結合（每年或終身）的動物具有更大的新皮質，從而導緻更複雜的大腦計算能力。對于廣泛的哺乳動物來說，應對社會挑戰而不是環境挑戰，似乎是要面臨的最大智力問題。

因此，可以從進化的角度解釋社會和認知領域的神經解剖學重疊。神經回路充當通才而不是專家，因此新功能可以從相同的神經回路中産生小的變化（例如，改變連接）。大腦的演變已經啟用了新的行為，因此可以從現有的非社會行為神經回路構建更複雜的社會行為。然而，據推測，人類大腦特定的認知進步可能導緻大腦對神經精神疾病的脆弱性。

特定物種行為方面與人類的對應性

盡管人類和齧齒動物的社會大腦在進化上保持相似性，但齧齒動物的大腦與人類大腦不同，尤其是在皮質的大小和功能方面。尤其是人類前額葉皮層更先進，是否存在令人信服的齧齒動物同源物仍在争論中。神經解剖學差異可能與人類和齧齒動物之間的行為差異有關。社會行為的某些方面，如社會互動（例如，語言）、社會組織（例如，等級制度建立）、社會紐帶（例如，配對紐帶）以物種特定的方式表達。盡管物種之間社會行為的表達和外觀存在這些差異，但它們服務于相同的進化相關目的，即後代的繁殖和繁殖健康 。

對精神和神經疾病治療策略的啟示

确定有助于社會和認知領域之間密切關系的神經生物學基質為精神和神經疾病的治療策略提供了新的見解。Porcelli 等人（2019 年）繪制了與社會功能相關的人類大腦區域，這些區域與 AD、精神分裂症和/或重度抑郁症有關。他們的概述顯示了與這些疾病相關的途徑的重疊，以及這些疾病和社會大腦之間的關系。有趣的是，Porcelli 等人指出的所有人類大腦區域（2019）都涉及認知過程（圖1B和補充表2），這支持我們關于社會和認知功能的神經生物學重疊的假設也适用于人類，并說明了我們的框架對神經和精神疾病的相關性。在下面的章節中，我們将重點關注社會功能和認知功能之間的關系對 AD 治療的影響作為列子說明。

傳統上，認知問題是包括 AD 在内的神經退行性疾病的對症治療策略的主要焦點。因此，認知能力是 AD 藥理學和非藥理學臨床試驗的關鍵讀數。然而，除了認知障礙外，80% 的輕度認知障礙或癡呆患者在疾病進展的某個階段會表現出行為和心理症狀 (BPSD)，包括情緒障礙和社會行為改變。相反，人類關聯研究表明，不良的社會參與會增加癡呆症的風險，而良好的社會參與會産生輕微的保護作用 。此外，受 AD 病理影響的許多大腦區域都涉及社會和認知領域，包括前額葉皮層、前扣帶皮層、前島葉、杏仁核、伏隔核、眶上溝和腹側被蓋區（圖 1）。此外，人類默認模式網絡 (DMN) 與認知和社會功能有關，其功能連接性的改變與幾種精神疾病和 AD 中的孤獨感和社會功能有關 。實際上，DMN 在很大程度上包含與前面描述的社會大腦網絡相同的大腦區域。總而言之，這些發現強調了這兩個領域在 AD 的病理和治療中的相關性，并支持我們的假設，即社會鄰域構成了認知域之外的一個重要目标。

有趣的是，社會功能和認知功能之間的重疊也可以在遺傳水平上找到。許多遺傳位點已被确定與認知功能相關。社交能力也有遺傳基礎。使用 GWAS 地圖集，我們确定了幾種認知特征和社會特征之間的強遺傳相關性（圖 2）。這些發現進一步強調了這兩個領域之間的關系。

齧齒動物研究已經調查了社會和認知領域之間的因果關系。許多研究報告說，與社會剝奪的齧齒動物相比，社會飼養的齧齒動物在認知任務上的表現有所提高。社會孤立的動物一再被證明表現出行為改變，包括焦慮增加、記憶力受損、突觸可塑性降低以及幾種神經肽和神經化學物質的表達改變。此外，社會環境會對小鼠的 AD 病理生理産生影響。此外，與社會隔絕的動物通常表現出更高的社會動機，這意味着需要滿足“社會需求”。

齧齒動物家籠的社會環境會影響在精神疾病中起作用的類似機制。此外，與人類研究的結果一緻，豐富的社會環境已被證明對齧齒動物的大腦和行為産生積極影響，并可以減輕由神經退行性疾病引起的認知衰退 。這與人類發現的結果一緻，表明更大的社會健康與更好的認知表現和降低患 AD 的風險相關 。

幾項研究表明，豐富的社會生活對身體和/或認知會帶來額外的好處。鑒于此處提供的框架，下一步重要的是進行專門針對社會領域的大型随機臨床試驗，以減緩 AD 的進展。考慮到人格特征和疾病階段等因素，社會幹預程序可能需要徹底優化，并且在人類中可能需要個性化。基于社會領域和認知領域的共同神經生物學基質，我們建議更多地關注社會領域可能有助于改善 AD 患者的社會和認知功能。

社會幹預也是其他神經精神疾病的有希望的治療策略，這些疾病有共同的症狀并且在受影響的大腦區域和連接中有重疊。對症狀、大腦功能和社會幹預之間的複雜關系有更好的理解，可能有助于确定個體患者和患者亞組的最佳（組合）療法。

圖2.社會功能和認知功能之間的遺傳關聯

結論

精神疾病和神經疾病中重疊的社會和認知症狀具有神經解剖學基礎，這可以從進化的角度來解釋。考慮到社會和認知領域之間的廣泛重疊，以及來自動物研究的證據表明這些領域之間存在功能相互作用，在精神疾病和神經系統疾病的治療策略中針對社會領域有望減輕社會和認知症狀。在目前有限的腦疾病治療選擇中包括社會領域，為有高醫療需求的患者提供了新的和寶貴的機會。

精讀原文鍊接：Lanooij SD, Eisel ULM, Drinkenburg WHIM, van der Zee EA, Kas MJH. Influencing cognitive performance via social interactions: a novel therapeutic approach for brain disorders based on neuroanatomical mapping? Mol Psychiatry. 2022 Jul 20.

END

編譯 / 鐘日梅

校審 / 李勝男

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!